KR101636313B1 - 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자 - Google Patents

전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극성용매로 무기 반도체 층과 유기 활성층 간의 접촉 계면을 계면처리하여 형성된 높은 전하 전송 효율 및 선택성을 가지는 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자에 관한 것이다. 자세하게는 본 발명은 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층으로 구성된 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 고분자 태양전지, 유기발광다이오드, 유기 트랜지스터, 유기 메모리, 유기 센서 등 다양한 유기전자 소자에 대한 것이다.

Description

전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자 {Charge Selective Interfacial Transport Layer, And Organic Electronic Device Using The Same}
본 발명은 극성용매로 무기 반도체 층과 유기 활성층 간의 접촉 계면을 계면처리하여 형성된 높은 전하 전송 효율 및 선택성을 가지는 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자에 관한 것이다. 자세하게는 본 발명은 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층으로 구성된 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 고분자 태양전지, 유기발광다이오드, 유기 트랜지스터, 유기 메모리, 유기 센서 등 다양한 유기전자 소자에 대한 것이다.
최대화된 전자-정공의 주입과 최적화된 전자-정공의 재결합은 유기 반도체를 이용한 다양한 유기전자 소자에서 높은 효율을 얻기 위한 두 가지 중요한 요소이다. 이러한 점에서, 무기 전극와 유기 반도체 사이 접촉면의 밴드갭 엔지니어링은 유기전자 소자 분야에 있어 주된 연구 관심사이다.
현재까지, 자기조립단분자막, 이온성 액체분자, 공액 고분자 전해질 등이 상기 밴드갭에 따른 접촉 저항를 줄이고, 캐리어의 전송과 주입을 향상시키기 위하여 개발되어 왔으나, 여전히 성능 향상을 위한 상당한 여지를 보여주고 있다.
특히, 낮은 접촉 저항을 가져 효율적으로 캐리어를 주입하게 되는 옴 접촉에서, 무기 전극과 유기 반도체의 HOMO 또는 LUMO사이의 일함수 들이 적절히 배치되어야 하는데, 유기 반도체의 캐리어 이동도가 일반적으로 낮은 것을 감안할 때 접촉 장벽을 낮추는 것이 유기전자 소자에 있어서 높은 성능을 얻기 위하여 매우 중요한 요소이다.
최근, 상업적으로 널리 사용되고 있는 금 애노드가 증착된 p-타입의 MoO3는 녹색 발광 폴리머인 F8BT(poly(9,9'-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole)의 HOMO레벨에서 전례없는 옴 접촉을 보여주고 있으며, 이러한 결합은 애노드에서의 풍부한 정공 주입을 가능하게 한다.
한편, n-타입 금속산화물이 포함된 투명 캐소드와 활성층인 유기반도체의 LUMO 레벨 간에서는 여전히 적지 않은 전자주입장벽을 보이고 있어, 비효율적인 전자 전송 및 주입을 야기하고 있다.
이에, 본 발명에서는 금속 산화물의 계면을 극성용매로 처리한 전하선택적 계면전송층을 도입하여 무기 캐소드와 유기 활성층간의 에너지 장벽을 획기적으로 낮춤으로써 전자의 전송 및 주입을 향상시킬 수 있는 이상적인 계면처리 기술과 그에 따른 유기전자 소자를 개발하였다.
본 발명의 목적은 무기 반도체 층과 유기활성층 사이의 접촉면에서 전하의 주입 장벽을 낮출 뿐만 아니라 전하를 선택적으로 전송할 수 있는 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 극성용매에 포함되는 화합물의 구조 변화를 통해 장치성능을 조절함으로써, 적용 분야에 따라 최적화된 장치성능을 구현할 수 있는 전하선택적 계면전송층 및 이를 이용한 유기전자 소자를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 극성용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층을 제공한다.
또한, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 전자 전송층, 유기활성층, 정공 전송층으로 구성된 고분자 태양전지(polymer solar cells, PSCs)에 있어서, 상기 전자 전송층이 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 극성용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지를 제공한다.
또한, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 전자 전송층, 유기활성층, 정공 전송층으로 구성된 유기발광다이오드(OLEDs)에 있어서, 상기 전자 전송층이 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 극성용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드를 제공한다.
이때, 상기 극성용매는 폴리아민계 화합물을 포함하는 것이 바람직하며, 일 실시예로 상기 폴리아민계 화합물은 하기 화학식의 화합물이 사용될 수 있다. (n은 0 또는 1 이상의 정수이다.) 이때, 상기 폴리아민계 화합물 내에 포함된 아민기의 개수를 조절하여 장치 성능을 제어할 수 있다.
Figure 112014097807516-pat00001
또한 상기 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물의 부피는 0.1~10 vol%인 것이 바람직하며, 상기 극성용매는 i) 폴리아민계 화합물과 ii) 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 중 어느 하나 이상을 혼합한 공용매(co-solvent)가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 무기 반도체 층은 금속 산화물로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 금속 산화물은 ZnO, TiO2, ZrO2, MgO, HfO2, Al 또는 Ga이 도핑된 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 무기 반도체 층은 물결모양의 리플(ripple) 구조가 사용될 수 있다.
또한, 상기 극성용매의 코팅처리는 무기 반도체 층 위에 극성용매를 스핀코팅(spin coating)한 후, 100~120℃에서 8~12분 동안 어닐링(annealing)하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 무기금속 산화물층과 유기활성층 사이의 계면을 극성용매로 처리함으로써 자발적 쌍극자 분극현상을 통해 옴 접촉을 형성하여 전하의 전송 및 주입을 향상시키고, 전자이동도 증가, 전자-정공의 재결합 최적화, 접촉저항과 직렬저항의 감소를 통해 궁극적으로 전체 장치의 전력 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 극성용매에 포함되는 폴리아민계 화합물 분자 내의 질소 원자 수를 조절함으로써, 적용 분야에 따라 최적화된 장치성능을 구현할 수 있으며, 공기 안정성을 향상시켜 역 구조의 유기전자 소자에 적용이 가능하다.
이 외에도, 상기 금속 산화물층을 물결모양의 리플 구조로 형성함으로써 평탄한 구조의 경우보다 향상된 표면적 및 밀도를 갖는 막을 형성하여, 적은 전류 누전, 높은 분로 저항, 높은 충전률 등의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 전하선택적 계면전송층은 유기발광다이오드, 고분자 태양전지, 유기 트랜지스터, 유기 메모리, 유기 센서 등 유기 반도체에 기초한 다양한 유기전자 소자에 적용 가능하며, 계면처리를 통한 밴드갭 엔지니어링 분야에 새로운 틀을 제공함으로써, 기존에 보고되었던 어떠한 결과보다도 높은 성능을 얻을 수 있다.
도 1,2 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 태양전지 및 발광다이오드의 장치구조
도 3 - 유기활성층을 이루는 반도체 물질인 PTB7, PC71BM, SY의 화학구조
도 4 - 극성용매로 사용되는 폴리아민계 화합물의 일 실시예들을 나타내는 화학구조
도 5,6 - 무기 반도체 층과 유기활성층 사이 접촉 계면의 극성용매 처리 유무에 따른 에너지 레벨 다이어그램 변화를 보여주는 도식도
도 7 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따라 무기 반도체 층(ZnO) 표면에서 측정된 UPS(ultraviolet photoelectron spectroscopy) 스펙트라 및 무기 반도체 층의 전도대 에너지 레벨 변화를 보여주는 그래프
도 8 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따라 무기 반도체 층(ZnO) 표면에서 측정된 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 스펙트라 변화를 보여주는 그래프
도 9 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 유기발광다이오드에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(1vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따른 i) 전류밀도-인가전압(J-V), ⅱ) 밝기-인가전압(L-V), ⅲ) 밝기효율-인가전압(LE-V), ⅳ) 전력효율-인가전압(PE-V) 변화를 보여주는 그래프
도 10 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 유기발광다이오드에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(1vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따른 장치의 성능인자(LMAX, LEMAX, PEMAX, EQEMAX, Turn-on voltage) 변화를 보여주는 비교표
도 11 - 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~4N)에 따른 i) 전류밀도-인가전압(J-V)의 변화를 보여주는 그래프 및 ⅱ) 장치의 성능인자(JSC, VOC, FF, PCE) 변화를 보여주는 비교표
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1,2는 본 발명의 전하선택적 계면전송층이 포함된 태양전지 및 발광다이오드 장치구조의 일 실시예를 나타내는 것으로서, 투명 캐소드로서 ITO, 전자 주입층으로서 ZnO, 코팅층으로 극성용매, 유기 활성층으로 PTB7, PC71BM 또는 SY, 정공 주입층으로서 MoO3, 애노드로서 은 또는 금을 사용하였다. 상기 유기 활성층의 구체적인 화학구조는 도 3에서 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 전하선택적 계면전송층은, 상기 도면에서 확인할 수 있듯이, 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 극성용매로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 극성용매는 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도할 수 있는 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 높은 전기음성도를 가지는 질소 원자를 함유하는 폴리아민계 화합물을 포함할 수 있다.
상기 폴리아민계 화합물은 질소 원자를 함유하는 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 도 4에 도시된 에틸렌디아민(2N), 디에틸렌트리아민(3N), 트리에틸렌테트라아민(4N), 테트라에틸렌펜타아민(5N), 펜타에틸렌헥사아민(6N)과 같이 에틸렌 기를 사이에 두고 아민기가 반복적으로 존재하는 하기 화학식의 화합물이 사용될 수 있다. (n은 0 또는 1 이상의 정수이다.)
Figure 112014097807516-pat00002
상기 폴리아민계 화합물은 도 6에 도시된 것과 같이 높은 전기음성도를 갖는 질소원자가 무기 반도체 층 표면에 위치하게 되는 반면, 낮은 전기음성도를 가지는 지방족 화합물 그룹은 유기활성층 쪽으로 위치하게 되면서, 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 다이폴을 유도하게 된다.
따라서, 상기 폴리아민계 화합물 내에 포함된 아민기의 개수를 조절함으로써, 무기 반도체 층 표면에 존재하는 질소원자의 함량을 제어할 수 있으며, 결과적으로 화합물의 구조 변화를 통해 장치성능을 조절하여 적용 분야에 따라 최적화된 장치성능을 구현할 수 있다.
즉, 아민기의 개수가 증가하면　무기 반도체 층과 유기활성층 사이 밴드갭 변화에 따른 접촉 계면　장벽을 줄일 수 있으며, 무기 반도체 층과 유기활성층의 HOMO 또는 LUMO 값에 따라 적절한 개수의 아민기를 가지는 극성용매를 사용함으로써 결과적으로 옴 접촉을 이룰 수　있게 된다.　
이때, 상기 옴 접촉을 형성하는 극성용매보다 더 많은 아민기를 가지는 극성용매를 사용하는 경우에는 이미 옴 접촉을 이루고 있는 상태이기 때문에 장치의 성능은 큰 변화가 없게 된다.
상기 극성용매에 포함되는 폴리아민계 화합물의 부피는 0.1~10 vol%인 것이 바람직하며, 상기 극성용매는 i) 폴리아민계 화합물과 ii) 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 중 어느 하나 이상을 혼합한 공용매(co-solvent)가 사용될 수 있다.
한편, 상기 유기용매가 코팅되는 무기 반도체 층은 금속 산화물이 사용될 수 있으며, 바람직한 실시예로 ZnO, TiO2, ZrO2, MgO, HfO2 또는 Al, Ga이 도핑된 ZnO 등이 사용될 수 있다. 또한, 향상된 표면적 및 밀도를 갖는 막을 형성하여, 전류 누전(leakage current)을 줄이고 분로 저항(shunt resistance)과 충전률(fill factor, FF)을 높이기 위하여, 상기 무기 반도체 층은 물결모양의 리플(ripple)구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 극성용매의 코팅처리는 상업적으로 이용가능한 다양한 방법으로 이루어질 수 있으나, 바람직하게는 무기 반도체 층 위에 극성용매를 스핀코팅(spin coating)한 후, 100~120℃에서 8~12분 동안 어닐링(annealing)하여 이루어질 수 있다.
상기 코팅 처리의 일 실시예를 역 고분자 태양전지(iPSCs)를 예로 들어 자세히 살펴보면, 먼저 n-타입 ZnO-R층을 ITO 투명 캐소드 위에 느린 가열공정에 의하여 증착시켜 리플(ripple) 타입의 적층구조를 형성시킨 후, UV-오존 처리를 하여 전자 트래핑을 방지한다.
이후, ZnO-R층의 계면처리를 위하여 극성용매를 3000rpm으로 스핀코팅(spin-coated)시키고, 100~120℃로 약 8~12분간, 바람직하게는 110℃로 약 10분간 잔여 용매를 제거하기 위하여 어닐링(annealing)한다.
상기 계면처리가 완료되면, PTB7 10 mg과 PC71BM 15mg 을 혼합한 용액을 클로로벤젠(chlorobenzene)/1,8-diiodoctane(97:3) 혼합용매에 용해시키고, 이렇게 만들어진 용액을 800rpm에서 80nm의 두께로 스핀캐스트한다. 이 후, 5 nm 두께의 MoO3 층과 100 nm 두께의 은(Ag) 층을 열 증발법으로 상기 활성층 위에 0.3 Å/s의 느린 속도로 증착시켜 본 발명의 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지를 제조할 수 있다.
상기 극성용매로 계면처리된 전하선택적 계면전송층은 n-타입 금속 산화물이 포함된 투명 캐소드와 유기활성층의 LUMO 레벨 사이의 접촉 장벽을 자발분극을 통해 낮추어 전자 전송과 주입의 향상, 전자 이동도의 향상, 전자-정공 재결합의 최적화, 접촉 저항과 직렬 저항 감소를 비롯하여 궁극적으로 전체 장치의 전력 변환 효율(Power Conversion Efficiency, PCE)를 향상시키는 효과를 가져온다.
이러한 성능 향상 효과는 접촉 계면의 자발 쌍극자 분극 현상으로부터 기인하는 것으로서, 도 5,6에서 자발 쌍극자 분극 현상으로 인하여 무기 반도체 층과 유기활성층 사이의 에너지 밴드 다이어그램이 변화하는 것을 도식적으로 확인할 수 있다.
도 7은 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따라 무기 반도체 층(ZnO) 표면에서 측정된 UPS 스펙트라 및 무기 반도체 층의 전도대 에너지 레벨 변화를 보여주는 그래프이다.
상기 그래프에서 볼 수 있듯이, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(1vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)가 증가함에 따라 무기 반도체 층의 전도대가 4.29 eV에서 3.78 eV로 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따라 무기 반도체 층(ZnO) 표면에서 측정된 XPS 스펙트라 변화를 보여주는 그래프로서, 질소 원자 수(2N~6N)가 증가함에 따라 무기 반도체 층 표면에 존재하는 아민 그룹의 증가를 확인할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 전하선택적 계면전송층을 유기발광다이오드에 적용한 경우, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(1vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)에 따른 i) 전류밀도-인가전압(J-V), ⅱ) 밝기-인가전압(L-V), ⅲ) 밝기효율-인가전압(LE-V), ⅳ) 전력효율-인가전압(PE-V) 변화를 보여주는 그래프이며, 도 10은 장치의 성능인자(LMAX, LEMAX, PEMAX, EQEMAX, Turn-on voltage) 변화를 보여주는 비교표이다.
상기 그래프 및 비교표에서 볼 수 있듯이, 극성용매가 코팅된 유기전자 소자의 성능이 극성용매가 코팅되지 아니한 경우에 비하여 전반적으로 높은 것을 알 수 있으며, 특히 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(1vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~6N)가 증가함에 따라 성능이 더 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 전하선택적 계면전송층이 포함된 역 고분자 태양전지에 있어서, 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물(0.2vol.%)의 분자 내 질소 원자 수(2N~4N)에 따른 i) 전류밀도-인가전압(J-V)의 변화를 보여주는 그래프 및 ⅱ) 장치의 성능인자(JSC, VOC, FF, PCE) 변화를 보여주는 비교표로서, 유기발광 다이오드와 마찬가지로 극성용매 계면처리로 인해 장치 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있으며, 분자 내 질소 원자 수(2N~4N)가 증가함에 따라 성능이 더 향상되는 것을 확인할 수 있다.
상기 도면들에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 전하선택적 계면전송층을 유기전자 소자에 적용함으로써 높은 장치성능의 구현이 가능하며, 계면처리를 통한 밴드갭 엔지니어링 분야에 새로운 틀을 제공함으로써, 기존에 보고되었던 결과들보다 높은 성능을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (29)

  1. 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 극성용매로 이루어지며, 상기 극성용매가 폴리아민계 화합물을 포함하고, 상기 폴리아민계 화합물이 하기 화학식의 화합물이며,
    질소 원자와 지방족 화합물 그룹을 포함하는 하기 화학식의 화합물 분자 내에서 상대적으로 높은 전기음성도를 갖는 질소원자가 무기 반도체 층 표면에 위치하고, 상대적으로 낮은 전기음성도를 갖는 지방족 화합물 그룹은 유기활성층 쪽으로 위치하게 되면서, 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 다이폴이 유도되는 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
    Figure 112016011736122-pat00003

    n은 0 또는 1 이상의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물의 부피가 0.1~10 vol%인 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 극성용매가 i) 폴리아민계 화합물과 ii) 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 중 어느 하나 이상을 혼합한 공용매(co-solvent)인 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 ZnO, TiO2, ZrO2, MgO, HfO2, Al 또는 Ga이 도핑된 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 물결모양의 리플(ripple) 구조인 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 극성용매의 코팅처리는 무기 반도체 층 위에 극성용매를 스핀코팅(spin coating)한 후, 100~120℃에서 8~12분 동안 어닐링(annealing)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전하선택적 계면전송층.
  10. 전자 전송층, 유기활성층, 정공 전송층으로 구성된 고분자 태양전지(polymer solar cells, PSCs)에 있어서,
    상기 전자 전송층이 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 극성용매로 이루어지며, 상기 극성용매가 폴리아민계 화합물을 포함하고, 상기 폴리아민계 화합물이 하기 화학식의 화합물이며,
    질소 원자와 지방족 화합물 그룹을 포함하는 하기 화학식의 화합물 분자 내에서 상대적으로 높은 전기음성도를 갖는 질소원자가 무기 반도체 층 표면에 위치하고, 상대적으로 낮은 전기음성도를 갖는 지방족 화합물 그룹은 유기활성층 쪽으로 위치하게 되면서, 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 다이폴이 유도되는 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
    Figure 112016011736122-pat00004

    n은 0 또는 1 이상의 정수이다.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 폴리아민계 화합물 내에 포함된 아민기의 개수를 조절하여 장치 성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물의 부피가 0.1~10 vol%인 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 극성용매가 i) 폴리아민계 화합물과 ii) 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 중 어느 하나 이상을 혼합한 공용매(co-solvent)인 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 ZnO, TiO2, ZrO2, MgO, HfO2, Al 또는 Ga이 도핑된 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 물결모양의 리플(ripple) 구조인 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 극성용매의 코팅처리는 무기 반도체 층 위에 극성용매를 스핀코팅(spin coating)한 후, 100~120℃에서 8~12분 동안 어닐링(annealing)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 태양전지.
  20. 전자 전송층, 유기활성층, 정공 전송층으로 구성된 유기발광다이오드(OLEDs)에 있어서,
    상기 전자 전송층이 무기 반도체 층 및 상기 무기 반도체 층의 일면에 코팅되어 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 자발분극을 통한 다이폴을 유도하는 코팅층을 포함하고,
    상기 코팅층은 극성용매로 이루어지며, 상기 극성용매가 폴리아민계 화합물을 포함하고, 상기 폴리아민계 화합물이 하기 화학식의 화합물이며,
    질소 원자와 지방족 화합물 그룹을 포함하는 하기 화학식의 화합물 분자 내에서 상대적으로 높은 전기음성도를 갖는 질소원자가 무기 반도체 층 표면에 위치하고, 상대적으로 낮은 전기음성도를 갖는 지방족 화합물 그룹은 유기활성층 쪽으로 위치하게 되면서, 무기 반도체 층과 유기활성층 간의 접촉 계면에 다이폴이 유도되는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
    Figure 112016011736122-pat00005

    n은 0 또는 1 이상의 정수이다.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제20항에 있어서,
    상기 폴리아민계 화합물 내에 포함된 아민기의 개수를 조절하여 장치 성능을 제어하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 극성용매에 포함된 폴리아민계 화합물의 부피가 0.1~10 vol%인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 극성용매가 i) 폴리아민계 화합물과 ii) 메탄올, 에탄올, 2-메톡시에탄올 중 어느 하나 이상을 혼합한 공용매(co-solvent)인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 ZnO, TiO2, ZrO2, MgO, HfO2, Al 또는 Ga이 도핑된 ZnO 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 무기 반도체 층은 물결모양의 리플(ripple) 구조인 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 극성용매의 코팅처리는 무기 반도체 층 위에 극성용매를 스핀코팅(spin coating)한 후, 100~120℃에서 8~12분 동안 어닐링(annealing)하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기발광다이오드.
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